ÉVALUATION COMMUNE
CLASSE : Première ST2S EC : ☐ EC1 ☒ EC2 ☐ EC3
VOIE : ☐ Générale ☒ Technologique ☐ Toutes voies (LV) ENSEIGNEMENT : Physique-chimie pour la santé DURÉE DE L’ÉPREUVE : 2h
Niveaux visés (LV) : LVA LVB Axes de programme :
CALCULATRICE AUTORISÉE : ☒Oui ☐ Non DICTIONNAIRE AUTORISÉ : ☐Oui ☒ Non
☐ Ce sujet contient des parties à rendre par le candidat avec sa copie. De ce fait, il ne peut être dupliqué et doit être imprimé pour chaque candidat afin d’assurer ensuite sa bonne numérisation.
☒ Ce sujet intègre des éléments en couleur. S’il est choisi par l’équipe pédagogique, il est nécessaire que chaque élève dispose d’une impression en couleur.
☐ Ce sujet contient des pièces jointes de type audio ou vidéo qu’il faudra télécharger et jouer le jour de l’épreuve.
Nombre total de pages : 10
Exercice 1 : Le miel et la santé (5 points)
Certaines personnes adorent le miel : au cours de la journée, on peut en consommer avec les yaourts nature, les tartines, les boissons chaudes… L’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) recommande de diminuer sa consommation journalière de sucre afin de limiter son impact sur la santé. Dans cet exercice, on souhaite savoir si une consommation importante de miel peut avoir un effet négatif sur la santé.
Document 1 : Diagramme circulaire représentant la composition moyenne du miel en pourcentage en masse
D’après : https://aurore.unilim.fr/theses/
Document 2 : Le sucre et la santé
Glucose, galactose, fructose, saccharose, lactose, maltose… sont ce qu’on appelle couramment les sucres. Compte tenu des effets sur la santé que peut provoquer une consommation excessive de sucre, l’Anses (Agence nationale de sécurité sanitaire de l’alimentation, de l’environnement et du travail) recommande de ne pas consommer plus de 100 g de sucres par jour (hors lactose et galactose) et pas plus d’une boisson sucrée. L'excès de sucre peut entraîner surpoids, obésité et maladies qui y sont associées, comme le diabète de type 2, des maladies cardiovasculaires et certains cancers.
D’après https://www.anses.fr/fr/content/sucres
Eau 17 %
Divers (Minéraux, vitamines…)
3,5 %
Glucose 31 % Fructose
38 % Autres sucres
10,5 %
Données : Représentations des molécules de glucose et de fructose :
Glucose Fructose
Les glucides sont classifiés en deux catégories : les glucides simples et les glucides complexes.
1. Définir un glucide simple et un glucide complexe.
Lorsque les abeilles ouvrières butinent, le nectar est ramené à la ruche. Sous l’effet de l’invertase, une enzyme présente dans le jabot des abeilles, les sucres présents dans ce nectar sont lentement modifiés : le saccharose, de formule brute C12H22O11, est hydrolysé en fructose et glucose. Le nectar se transforme ainsi en miel.
2. Recopier les formules semi-développées des molécules de glucose et de fructose et entourer puis nommer les fonctions chimiques présentes.
3. Déterminer les formules brutes du glucose et du fructose.
4. En déduire la relation qui existe entre les deux molécules de glucose et de fructose. Expliquer la réponse.
5. Écrire l’équation chimique de la réaction d’hydrolyse du saccharose, en utilisant les formules brutes des molécules.
On souhaite déterminer quelle quantité maximale de miel il est possible de manger afin de ne pas dépasser la dose journalière de sucre recommandée. Les réponses aux deux questions suivantes s’appuient sur les documents présentés en introduction.
6. Calculer le pourcentage total, en masse, de sucres présents dans un miel.
7. Montrer que la valeur de la masse journalière maximale de miel que l’on peut C
H C C C C C H2
OH O
H OH
O
H H
H OH
H OH
C C C C H2
OH O
H H
H OH
H OH
C O C H2 OH
La relation qui permet de calculer la masse volumique 𝜌 (en g.L-1) d’un corps en fonction de la masse m (en g) et du volume 𝑉 (en L) d’un échantillon de ce corps est :
𝜌 =𝑚 𝑉
8. Sachant que le miel possède une masse volumique de 1410 g.L-1, déterminer le volume maximal de miel que l’on peut consommer.
9. Sachant qu’une cuillère à café correspond à un volume de 5,0 mL, déterminer le nombre de cuillères à café de miel que l’on peut consommer par jour pour respecter les consignes de l’Anses. Commenter ce résultat.
Exercice 2 : Les propriétés acides de la vitamine C (5 points)
« Que ton aliment soit ton médicament » était l’un des principes essentiels de la médecine d’Hippocrate (460 av JC).
Connue pour ses vertus énergisantes, la vitamine C, ou acide ascorbique, possède de nombreuses propriétés. Elle est indispensable au bon fonctionnement de l’organisme dont elle renforce les défenses immunitaires.
L’acide ascorbique doit son nom à la maladie qu’il prévient : le scorbut, une affection autrefois fréquente chez les marins, qui n’avaient pas accès aux végétaux frais au cours de leurs longues expéditions.
Document 1 : Formule semi-développée de l’acide ascorbique
O H
C
OH O
C O
C
OH
CH CH CH2 OH
1. Donner le nom de la fonction entourée dans la formule semi-développée de l’acide ascorbique représentée dans le document 1.
2. Citer l’autre fonction présente dans la molécule d’acide ascorbique représentée dans le document 1.
3. Ecrire la formule brute de l’acide ascorbique à partir des informations contenues dans le document 1.
L’acide ascorbique et l’ion ascorbate constituent un couple acide-base noté AH / A–.
4. Donner la définition d’un acide selon Brönsted.
5. Parmi les propositions a, b, et c, ci-dessous, choisir le couple acide/base correspondant à l’acide ascorbique et l’ion ascorbate.
a. C6H8O6/ C6H8O5− b. C6H8O6/ C6H7O6− c. C6H8O6/ C6H8O6− Le diagramme de distribution de l’acide ascorbique et de l’ion ascorbate donne les pourcentages relatifs des deux espèces en milieu aqueux en fonction du pH.
Document 2 : diagramme de distribution de l’acide ascorbique et de l’ion ascorbate.
6. A l’aide du document 2, et en explicitant la démarche, donner la forme prédominante de la vitamine C dans l’estomac sachant que le pH de l’estomacest de 1,5.
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5 12 12,5 13 13,5 14 pH
Pourcentage relatifs des espèces AH / A-en fonction du pH
AH
A
-En cas d’apport insuffisant en vitamine C, il existe des compléments alimentaires sous forme de comprimés. On souhaite préparer une solution aqueuse de volume V égal à 100,0 mL par dissolution d’un comprimé préalablement broyé.
7. Choisir et nommer parmi le matériel ci-dessous, la verrerie nécessaire à la préparation de cette solution.
On mesure le pH de cette solution. On obtient une valeur de pH égale à 4,1.
8. En exploitant le document 2, déterminer les pourcentages relatifs approximatifs de l’acide ascorbique et de l’ion ascorbate dans la solution.
Exercice 3 : Transfusion sanguine (5 points)
L’analyse sanguine d’un patient révèle une anémie aigüe. Le médecin prescrit alors la transfusion de deux poches de concentré de globules rouges (CGR) dont les caractéristiques sont identiques et indiquées sur le document 1.
Le dispositif de transfusion représenté sur le document 2 comporte une chambre compte-gouttes calibrée pour que le volume de 15 gouttes soit égal à 1,0 mL à ± 10
% près.
Le protocole de la transfusion suit des règles précises :
- Pendant les quinze premières minutes, le débit du concentré de globules rouges (CGR) est réglé à une valeur de 5,0 mL·min-1.
- Ensuite, le débit du CGR doit être réglé entre les valeurs de 2,0 mL·min-1 et 3,0 mL·min-1.
Document 1 : étiquette d’une poche de concentré de globules rouges (CGR)
Document 2 : dispositif de transfusion sanguine
1. Calculer la valeur du volume V1 de concentré de globules rouges reçu par le patient durant les quinze premières minutes de la transfusion.
2. En déduire la valeur du volume V2 de concentré de globules rouges qu’il reste à transfuser au-delà du premier quart d’heure.
3. En expliquant le raisonnement, déterminer la durée totale minimale de la transfusion.
4. Déterminer le volume d’une goutte délivrée par le compte-gouttes en tenant compte de l’incertitude de ±10 %.
5. Après le premier quart d’heure de transfusion, l’infirmière qui effectue la transfusion règle le débit du compte-gouttes à 40 gouttes par minute. En argumentant à l’aide d’un calcul, montrer que le protocole de la transfusion est respecté.
Exercice 4 : L’œil et sa modélisation (5 points)
Un élève de première recherche des informations concernant le fonctionnement de l’œil. Il trouve les documents 1, 2 et 3 suivants.
Document 1 : Anatomie et fonctionnement de l’œil L’œil a une forme de globe. Sa
membrane externe, la sclérotique devient transparente et bombée sur le devant pour former la cornée.
Le cristallin est un milieu transparent dont la forme se modifie sous l’action des muscles ciliaires.
En fonction de la quantité de
lumière qui pénètre dans l’œil, l’iris se déforme et modifie ainsi le diamètre de la pupille.
L’image de l’objet observé se forme sur un écran qui tapisse le fond de l’œil : c’est la rétine.
Le nerf optique transmet l’information reçue par l’œil au cerveau.
Œil en coupe 1
2
3 4
5
6 7
Document 2 : Le banc optique
Le banc optique est un dispositif permettant de modéliser la formation d’une image dans l’œil.
La mise au point consiste à avoir une image nette sur l’écran.
Schéma du banc optique vu de dessus.
Document 3 : La « mise au point » de l’œil
Vue de loin Vue de près
Le texte du document 1 comporte certains mots écrits en gras, en lien avec l’image de la « coupe de l’œil » sur le côté droit du même document.
1. Associer ces mots aux numéros qui figure sur l’image de la « coupe de l’œil ».
Le document 2 présente le dispositif du banc optique dans lequel la source et l’objet sont fixes.
2. Nommer la lentille utilisée pour former une image sur un écran.
3. Proposer une méthode pour effectuer une mise au point avec le banc optique.
4. Associer la lentille et l’écran du banc optique à deux éléments de l’œil réel.
Le document 3 illustre la mise au point réalisée par l’œil lorsqu’un objet est vu de loin et de près.
5. Préciser le terme utilisé en optique qui correspond à la « mise au point » de l’œil.
6. Rédiger en quelques lignes le principe de la mise au point faite par l’œil pour source et
objet
lentille écran
Parfois, la mise au point faite par l’œil ne se fait pas convenablement et l’image se forme derrière la rétine.
7. Citer le défaut de l’œil illustré ci-contre ainsi que le type de lentille permettant de le corriger.
La distance focale de l’œil sans correction est estimée à une valeur de 17 mm.
8. Calculer la vergence de la lentille permettant de corriger ce défaut permettant ainsi à l’œil d’avoir une vergence v égale à 62,0 δ.
17 mm
